1、第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回電路原理電路原理張雪君主講張雪君主講電氣電氣15級級使用使用2016.2.第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-2第一章第一章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-3目目 錄錄基本概念元件特性基本依據 1-1 1-1 電路和電路模型電路和電路模型 1-2 1-2 電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向 1-3 1-3 電功率和能量電功率和

2、能量 1-4 1-4 電路元件電路元件 1-5 1-5 電阻元件電阻元件 1-6 1-6 電壓源和電流源電壓源和電流源 1-7 1-7 受控電源受控電源 1-8 1-8 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-41-1 1-1 電路和電路模型電路和電路模型(circuit model)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-5：若干個電氣設備或器件按照一定的方式組合起若干個電氣設備或器件按照一定的方式組合起 來，來， 構成電流的通路構成電流的通路,

3、,叫做電路叫做電路( (circuitcircuit) )。：在一定條件下能足夠準確地反映實際電路主要電在一定條件下能足夠準確地反映實際電路主要電磁性能的抽象模型磁性能的抽象模型( (modelmodel) )。是一些數學模型。是一些數學模型。建建模模 為了便于用數學方法分析電路為了便于用數學方法分析電路, 要將實際電要將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元路模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構成件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構成與實際電路相對應的電路模型。與實際電路相對應的電路模型。一一. 什么是電路？什么是電路？電路模型是由理

4、想元件構成的電路。電路模型是由理想元件構成的電路。第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-6二、電路的組成：二、電路的組成：電源、電源、負載、負載、導線和開關等。導線和開關等。實實際際電電路路電電路路模模型型U+SIR建建 模模導線導線(line)、開關開關（switch)：將電源與負載接成通路：將電源與負載接成通路.第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-7 各種蓄電池和干電池由化學能轉換成電能。電源電源(source)：提：提供能量或信號供能量或信號.第第1章章 電路模型

5、和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-8 汽輪發電機和風力汽輪發電機和風力發電機發電機將機械能轉換成電能。將機械能轉換成電能。第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-9電動機電動機手電鉆手電鉆吸塵器吸塵器負載負載(load) 實際的負載包括電動機、電動工具和家用電器等等。將電能轉化為其它形將電能轉化為其它形式的能量，或對信號式的能量，或對信號進行處理進行處理.第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-10電電力力系系統統擴擴音音器器三、

6、電路的作用三、電路的作用實現電能的傳輸和轉換實現電能的傳輸和轉換實現信號的傳遞和處理實現信號的傳遞和處理電 燈電 爐電動機發電機升 壓變壓器降 壓變壓器話筒話筒揚聲器揚聲器放大器第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-111-2 電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向(reference direction)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-12電路中的主要物理量電路中的主要物理量主要有電壓（主要有電壓（U U）、電流（）、電流（I I）、電荷（）、電荷（q q）、磁

7、鏈（）、磁鏈（ ）等）等在線性電路分析中常用電流、電壓、功率（在線性電路分析中常用電流、電壓、功率（P P）、能量（）、能量（W W）。）。u電流電流載流子（電子、離子等）作有規則的定向移動形載流子（電子、離子等）作有規則的定向移動形成電流。成電流。u電流強度：即電流的大小可用單位時間內通過導體橫截面的電流強度：即電流的大小可用單位時間內通過導體橫截面的電荷量來計算電荷量來計算 電流強度：電流強度：表示單位時間表示單位時間內通過導體橫內通過導體橫截面的電量截面的電量( )dqi tdt一、電流一、電流 (current) i(t)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波

8、工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-13u 電流方向：正電荷運動的方向電流方向：正電荷運動的方向u電流單位：電流單位：A，mA，A ，KASI制中，一些常用的十進制倍數的表示法制中，一些常用的十進制倍數的表示法符號符號 T G M k c m n p中文中文 太太 吉吉 兆兆 千千 厘厘 毫毫 微微 納納 皮皮數量數量 1012 109 106 103 102 103 106 109 1012 1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6A第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-14直流直流（Direct CurrentDC）電

9、流的大小和方向不隨時間而變動。電流的大小和方向不隨時間而變動。用用 I 表示表示qItti(t)交流交流（Alternating CurrentAC）電流的大小和方向作周期性電流的大小和方向作周期性變動且平均值為零的電流，變動且平均值為零的電流，用用 i(t) 表示。表示。ti(t)時變電流時變電流: 大小和方向隨時間變化的電流，稱為大小和方向隨時間變化的電流，稱為時變電流，一般用符號時變電流，一般用符號i(t)表示。表示。i = f (t)tio第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-15約定了電流的正方向后，接下來的問題是如何知道

10、在電路約定了電流的正方向后，接下來的問題是如何知道在電路中電流的實際方向？中電流的實際方向？解決的辦法是：指定電流的參考方向。解決的辦法是：指定電流的參考方向。約定：將正電荷的移動方向規定為電流的正方向。約定：將正電荷的移動方向規定為電流的正方向。第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-16元件元件AB實際方向實際方向實際方向實際方向二、電流的二、電流的參考方向參考方向（reference direction) 指定電流參考方向下，電流值的正和負就可以指定電流參考方向下，電流值的正和負就可以 反映出電流的實際方向反映出電流的實際方向

11、從數學觀點看從數學觀點看，電流，電流是代數是代數量量 其其值可以為正，也可以為負；值可以為正，也可以為負； 電流的電流的參考方向在分析前可以隨意規定參考方向在分析前可以隨意規定， 但是一經規定后，在分析過程中一般但是一經規定后，在分析過程中一般不得改變不得改變。i元件元件ABi第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-17 電流參考方向的表示方法電流參考方向的表示方法箭箭 頭頭雙雙 下下 標標一般用箭頭表示電流的參考方向一般用箭頭表示電流的參考方向i元件元件ABABi元件元件AB第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學

12、院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-18 電壓電壓電路中電路中a、b點兩點間的點兩點間的電壓電壓定義為單位正電荷由定義為單位正電荷由a點移至點移至b點電場力所做的功。點電場力所做的功。 也稱電位差。常用符號也稱電位差。常用符號 u(t) 表示，即表示，即dwudq電壓單位：電壓單位：V，mV，V， KV電壓的方向：由高電位端指向低電位端，即電位降低的方向電壓的方向：由高電位端指向低電位端，即電位降低的方向 直流電壓：直流電壓：U 交流電壓：交流電壓：u(t)三、電壓三、電壓（Voltage）u(t)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返

13、回返回1-19四、電壓的參考方向四、電壓的參考方向由假設的高電位點指向假設的低電位點。由假設的高電位點指向假設的低電位點。+ u(t) 元件元件A AB B“ ”極極 假設的假設的高電位點高電位點“ ”極極 假設的假設的低電位點低電位點實際電位實際電位A點高于點高于B點電位點電位0u實際電位實際電位B點高于點高于A點電位點電位0u第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-20 從數學觀點看從數學觀點看，電壓，電壓是代數是代數量量 其其值可以為正，也可以為負；值可以為正，也可以為負； 電壓的電壓的參考方向可以隨意規定參考方向可以隨意規定，

14、 但是但是一經一經規定后規定后，在分析過程中一般，在分析過程中一般不得改變不得改變。 在指定電壓參考方向下，電壓值的正和負就可以在指定電壓參考方向下，電壓值的正和負就可以 反映出電壓降的實際方向反映出電壓降的實際方向+ u(t) 元件元件A AB B第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-21 電壓參考方向的表示電壓參考方向的表示“ “ ” ”，“ “ ” ”雙雙 下下 標標箭箭 頭頭u元件元件ABuAB元件元件AB+ u 元件元件AB第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-

15、22元件元件AB 一個元件的電流或電壓的參考方向可以獨立地任意指定。一個元件的電流或電壓的參考方向可以獨立地任意指定。 如果指定如果指定兩者的參考方向一致兩者的參考方向一致，即元件電流的參考方向是從，即元件電流的參考方向是從標以電壓正極性的一端指向負極性一端標以電壓正極性的一端指向負極性一端 把電流和電壓的這種參考方向稱為把電流和電壓的這種參考方向稱為關聯參考方向。關聯參考方向。i u 參考方向關聯參考方向關聯參考方向一致參考方向一致元件元件AB u 參考方向非關聯參考方向非關聯參考方向不一致參考方向不一致i五、關聯參考方向五、關聯參考方向第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工

16、程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-23參考方向關聯參考方向關聯參考方向非關聯參考方向非關聯i元件元件A AB B u i元件元件A AB B u iN u iN u 關關 聯聯非關非關 聯聯?第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-2410V5AN1N2例例: 請判斷網絡端口處的參考方向是否關聯請判斷網絡端口處的參考方向是否關聯對網絡對網絡 N1對網絡對網絡 N2關聯關聯非關聯非關聯第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-25小結：小結：(1) 分析電路前必須分析

17、電路前必須選定選定電壓和電流的電壓和電流的參考方向參考方向。(2) 參考方向一經選定，必須在參考方向一經選定，必須在圖中圖中相應位置相應位置標注標注 (包括方包括方向和符號），在計算過程中不得任意改變。向和符號），在計算過程中不得任意改變。u = Ri+Riu+Riuu = Ri (3) 參考參考方向不同時方向不同時，其，其表達式符號也不同表達式符號也不同，但實際方向不變。，但實際方向不變。第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-26六、電位（六、電位（Electric potential）ababu第第1章章 電路模型和電路定律電路

18、模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-27例例已知：已知：4C4C正電荷由正電荷由a a點均勻移動至點均勻移動至b b點電點電場力做功場力做功8J8J，由，由b b點移動到點移動到c c點電場力做點電場力做功為功為12J12J，(1) (1) 若以若以b b點為參考點，求點為參考點，求a a、b b、c c點的點的電位和電壓電位和電壓U Uac解解bVqWaba 248 0 b VqWqWbccbc 3412 VUbaab 202 VUcbbc )(330 (1)以以b點為電位參考點點為電位參考點2第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程

19、學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-28abc解解VqWaca 54128 0 c VqWbcb 3412 VUbaab 235 VUcbbc 303 (2)1. 電路中電位參考點可任意選擇；電路中電位參考點可任意選擇；2. 參考點一經選定，電路中各點的電位值就是唯一的；參考點一經選定，電路中各點的電位值就是唯一的；3. 當選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位值將改當選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位值將改變，但任意兩點間電壓保持不變。變，但任意兩點間電壓保持不變。結論結論以以c點為電位參考點點為電位參考點第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下

20、頁返回返回1-29例：圖所示電路中，方框代表電源或電阻。各電壓、例：圖所示電路中，方框代表電源或電阻。各電壓、 電流的電流的參考方向如圖所示，通過計算得：參考方向如圖所示，通過計算得：1231234562 ,1 ,1 ;1 ,3 ,8 ;4 ,7 ,3 ;AAAVVVVVVIIIUUUUUU 試標出各電流、電壓的實際極性，并問測量試標出各電流、電壓的實際極性，并問測量I1，I3，U1，U3時電時電流表和電壓表應如何連接？流表和電壓表應如何連接？第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-30+US-RsKRabc1-31-5ab+ +U

21、U- -1-614abc2365de+U2-U4+U5-+ U1 - U6 + U3 -I3I2I11-6R+ + u u - -i i1-10解：解：1231234562 ,1 ,1 ;1 ,3 ,8 ;4 ,7 ,3 ;AAAVVVVVVIIIUUUUUU 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-31例：求上圖中例：求上圖中 Uab 和和 Uad解：解：abaccbcacbUUUUU 121( 3)4VUU 63VadUU 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-32 1

22、-3 電功率電功率 (power)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-33功率的單位：功率的單位：W (瓦瓦) (Watt，瓦特，瓦特)單位時間內電場力所做的功。單位時間內電場力所做的功。一一、電電 功功 率率 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-34元件吸收的瞬時功率：元件吸收的瞬時功率：)()()(titutpi(t)元件元件A AB B u (t) 參考方向關聯參考方向關聯功率有無正負？功率有無正負？如果參考方向不一致怎么辦？如果參考方向不一致怎么辦？問題：問題

23、：不完整不完整i元件元件A AB B u ( )( ) ( )p tu t i t 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-35二二、 功率的吸收和發出功率的吸收和發出 )()()(titutpi(t)元件元件A AB B u (t) 在任意瞬時元件在任意瞬時元件吸收吸收的功率：的功率：參考方向關聯參考方向關聯 p 0：元件吸收功率，即耗能，：元件吸收功率，即耗能，在電路中起負載作用。在電路中起負載作用。 p 0：元件輸出功率，即供能，：元件輸出功率，即供能，在電路中起電源作用。在電路中起電源作用。 ( )( ) ( )p tu t

24、i t 參考方向非關聯參考方向非關聯第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-36例例求圖示電路中各方框求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或所代表的元件消耗或產生的功率。已知：產生的功率。已知： U1=1V, U2= -3V,U3=8V, U4= -4V,U5=7V, U6= -3VI1=2A, I2=1A, I3= -1A 解解111111122122PU IWPU IW （提提供供）（發出）（發出）WIUP62)3(122 （消耗）（消耗）WIUP1628133 （消耗）（消耗）WIUP3)1()3(366 （發出）（發出）WIUP

25、7)1(7355 （發出）（發出）WIUP41)4(244 注注對一完整的電路，發出的功率消耗的功率對一完整的電路，發出的功率消耗的功率564123I2I3I1+-U6U5U4U3U2U1-第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-37 1-4 電路元件電路元件(circuit elements)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-38 理想元件：理想元件：在一定條件下能足夠準確地反映實際部件主要電在一定條件下能足夠準確地反映實際部件主要電磁性能的抽象模型磁性能的抽象模型(

26、model)(model)。l 具有相同的主要電磁性能的不同實際電路元件，在一定具有相同的主要電磁性能的不同實際電路元件，在一定條件下可用同一模型表示；條件下可用同一模型表示；l 同一實際電路部件在不同的應用條件下，其模型可以有同一實際電路部件在不同的應用條件下，其模型可以有不同的形式不同的形式例例第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-39表示消耗電能的元件表示消耗電能的元件表示產生磁場，儲存磁場能量的元件表示產生磁場，儲存磁場能量的元件表示產生電場，儲存電場能量的元件表示產生電場，儲存電場能量的元件表示各種將其它形式的能量轉變成電

27、能的元件表示各種將其它形式的能量轉變成電能的元件電電 阻阻（resistance）電電 容容（capacitance）電電 感感（inductance）電電 源源（source）第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-40電阻器電阻器電容器電容器線圈線圈電池電池運算放大器運算放大器晶體管晶體管電位器電位器發光二極管發光二極管電容器電容器開關開關熔斷器熔斷器接線柱接線柱第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-41集總參數元件：集總參數元件：有關電、磁場物理現象都由元件來有關電、

28、磁場物理現象都由元件來“集中集中”表征。在元件外部不存在任何電場與磁場。表征。在元件外部不存在任何電場與磁場。 如果元件外部有電場，進、出端子的電流就有如果元件外部有電場，進、出端子的電流就有可能不同；可能不同； 若元件外部有磁場，兩個端子之間的電壓就可能若元件外部有磁場，兩個端子之間的電壓就可能不是單值的。不是單值的。集總參數電路集總參數電路：由集總參數元件構成的電路。由集總參數元件構成的電路。集中參數電路集中參數電路第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-42 一個實際電路要能用集總參數電路近似，要滿一個實際電路要能用集總參數電路

29、近似，要滿足如下條件：即實際電路的尺寸必須遠小于電路工足如下條件：即實際電路的尺寸必須遠小于電路工作頻率下的電磁波的波長。作頻率下的電磁波的波長。vf 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-43例：已知電磁波的傳播速度與光速相同，即例：已知電磁波的傳播速度與光速相同，即v=3105 km/s 一般電路尺寸遠小于一般電路尺寸遠小于 , 所以電路可視為集總參數電路所以電路可視為集總參數電路 。此時一般電路尺寸均與此時一般電路尺寸均與 可比，所以電路不能視為集總參可比，所以電路不能視為集總參數電路，此時應視為數電路，此時應視為分布參數電路

30、分布參數電路。本課程主要討論集總參數電路。本課程主要討論集總參數電路。第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-441-5 電阻元件電阻元件 (resistor)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-45對電流呈現阻力的元件。對電流呈現阻力的元件。其伏安關系用其伏安關系用ui平面的一條曲線來描述：平面的一條曲線來描述：定義定義0 ),(iufiu伏安伏安特性特性 伏安特性（伏安特性（VCR）: : Voltage Current Relation電阻元件電阻元件: 反映能量損

31、耗的參數反映能量損耗的參數第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-46 iuR線性定常電阻元件線性定常電阻元件非線性電阻元件非線性電阻元件時變電阻元件時變電阻元件時變電阻元件時變電阻元件非時變電阻元件非時變電阻元件 iu非線性電阻元件非線性電阻元件分類分類定常定常第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-47幾種常見的幾種常見的電阻元件電阻元件普通金屬普通金屬膜電阻膜電阻繞線繞線電阻電阻電阻排電阻排熱敏熱敏電阻電阻第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波

32、工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-48一、線性定常電阻元件一、線性定常電阻元件RR、 G 是與電壓和電流無關的常量是與電壓和電流無關的常量 電路符號電路符號參考方向參考方向關聯關聯任何時刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。任何時刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。+ iuR u ui i 關系關系滿足歐姆定律滿足歐姆定律 (Ohms Law)G 稱為電導，單位：稱為電導，單位： S(西門子西門子) (Siemens，西門子，西門子) R 稱為電阻，單位：稱為電阻，單位： (歐歐)(Ohm，歐姆，歐姆) 單位單位第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下

33、頁返回返回1-49ui0Riu 電阻元件的電阻元件的 u i 特性是在第特性是在第1、3象限內通過坐標原點而象限內通過坐標原點而斜率為斜率為 1/R 的直線的直線+ iuR 伏安特性曲線伏安特性曲線第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-50(2) 如電阻上的電壓與電流參考方向非關聯如電阻上的電壓與電流參考方向非關聯 公式中應冠以負號公式中應冠以負號注注歐姆定律歐姆定律(1) 只適用于線性電阻，只適用于線性電阻，( R 為常數）為常數）則歐姆定律寫為則歐姆定律寫為u R i 或或 i G u公式和參考方向必須配套使用！公式和參考方向必

34、須配套使用！Rui+-第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-51 功率功率上述結果說明電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。上述結果說明電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。p u i (R i) i i2 R u(u/ R) u2/ Rp u i i2R u2 / RRui+-Rui+-第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-52Riu+l 短路短路00 ui G or R0l 開路開路00 ui 0 G or Rui 電阻的開路與短路電阻的開路與短路第第1章章 電路模型和電路定

35、律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-53 iu 不服從歐姆定律的電阻元件，即不服從歐姆定律的電阻元件，即 u u i i 特性不能用特性不能用通過坐標原點的直線來表示的電阻元件。通過坐標原點的直線來表示的電阻元件。uio二、非線性電阻元件二、非線性電阻元件第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-541-6 電壓源和電流源電壓源和電流源 (Voltage Source and Current source)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回

36、1-55一、電壓源一、電壓源 (Voltage Source) 是一個有源二端元件，其是一個有源二端元件，其端電壓在任意瞬時與其端電壓在任意瞬時與其端電流無關端電流無關：或者恒定不變（直流），或者按照某一固有函：或者恒定不變（直流），或者按照某一固有函數規律隨時間而變化（數規律隨時間而變化（ 交流交流 ）。）。電路符號電路符號ab uSUSab+ 1. 理想電壓源理想電壓源定義定義第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-56(1) 電源兩端電壓由電源本身決定，電源兩端電壓由電源本身決定， 與外電路無關；與流經它的電流方與外電路無關；與

37、流經它的電流方 向、大小無關，即電壓源的端電壓向、大小無關，即電壓源的端電壓 不受外電路的影響。不受外電路的影響。(2) 通過電壓源的電流由電源及外通過電壓源的電流由電源及外 電路共同決定。電路共同決定。ui)(tuS伏安關系伏安關系例例Ri-+Su外外電電路路RuiS )( Ri0)( 0 Ri電壓源不能短路！電壓源不能短路！ 伏安特性伏安特性第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-57 功率功率s( )( ) ( )p tu t i t usi外外電電路路abu也是外電路吸收的功率也是外電路吸收的功率電壓源電壓源的功率為的功率為第

38、第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-58例例 5R+_i+_Ru+_10V5V計算圖示電路各元件的功率。計算圖示電路各元件的功率。解解VuR5510 )(ARuiR155WRiPR5152 WiuPSV1011010WiuPSV5155發出發出吸收吸收滿足滿足：P（發）（發）P（吸）（吸）吸收吸收第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-59特例：零值電壓源：特例：零值電壓源： 它相當于短路線。它相當于短路線。iuouS=0uS=0uS=0ab uSus=0第第1章章 電路模

39、型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-60usi外外電電路路abui = 0usabuusiabu = 0u = 0?u = uSi = 0?i Open circuit ocShort circuit scuoc開路電壓開路電壓isc短路電流短路電流 短路和開路短路和開路理想電壓源不允許短路。理想電壓源不允許短路。稱理想電源出現病態稱理想電源出現病態第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-61i+_u+_SuSR內阻內阻伏安特性伏安特性iRuuSS 實際電壓源實際電壓源1.1. 當電壓源開

40、路時，當電壓源開路時， I=0I=0，U=UU=Uococ=U=Us s2.2. 當電壓源短路時，當電壓源短路時，U=0U=0，I=II=ISCSC=U=US S/R/RS Su 注意：注意： Rs越小，越接近于理想電壓源越小，越接近于理想電壓源 一般一般Rs很小，所以很小，所以ISC很大，很大，會損壞電壓源會損壞電壓源實際電壓源也不允許短實際電壓源也不允許短Open circuitShort circuitui0uociscu = usu = iR11第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-62例：某直流電源的開路電壓為例：某直流電

41、源的開路電壓為1212V V，與外電阻，與外電阻R Rf f接通后，用電接通后，用電壓表測得壓表測得R Rf f兩端的電壓兩端的電壓U=10U=10V V，流過，流過R Rf f的電流的電流I=5I=5A A，求電阻，求電阻R Rf f及及電源內阻電源內阻R RS S。解：由圖得：解：由圖得：+US-RsKRabc1-31-5ab+ +U U- -1-614abc2365de+U2-U4+U5-+ U1 - U6 + U3 -I3I2I11-6R+ + u u - -i i1-1012VKa ab bc cE EU U1-10R300mA3V1-11RR RI I+ +u u- -+ +u u

42、s s- -+ +U U- -+ +U Us s- -1-12+Us-RSabRfI+ +U U- -1-12,1-13R+ Us -baI1-12isi+ +u u- -IsI+ +U U- -1-13I Is s1-13IsRSabRf+ +U U- -I1-13Is3214I2=2A1-14I IE Eb ba ac c1025fURISRsURI12 10 0.45ocUUI第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-63二、電流源二、電流源 ( Current Source ) 是一個有源二端元件，是一個有源二端元件，其端電流在

43、任意瞬時與其端其端電流在任意瞬時與其端電壓無關電壓無關：或者恒定不變（直流），或者按照某一固有函：或者恒定不變（直流），或者按照某一固有函數規律隨時間而變化（交流）。數規律隨時間而變化（交流）。 電路符號電路符號 定義定義iSISab uS理想電流源理想電流源第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-64u外外電電路路abi 伏安特性伏安特性i ( t ) = iS ( t ) 根據圖中規定的參考方向，根據圖中規定的參考方向，電流源的端口特性為：電流源的端口特性為： i ( t ) 與端電壓與端電壓 u ( t ) 無關，即無關，即電流

44、電流源的端電流不受外電路的影響。源的端電流不受外電路的影響。is(1) 電流源的輸出電流由電源本身決定，電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關；與它兩端電壓方向、與外電路無關；與它兩端電壓方向、大小無關大小無關(2) 電流源兩端的電壓由電源及外電路電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定共同決定ui)(tiS伏安伏安關系關系第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-65例例外外電電路路)( 00 Ru)( Ru電流源不能開路！電流源不能開路！Ru-+SiSRiu 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學

45、院上頁上頁下頁下頁返回返回1-66也是外電路吸收的功率也是外電路吸收的功率u外外電電路路abiis 功率功率電流源電流源的功率為的功率為)()()(titutps第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-67例例計算圖示電路各元件的吸收功率。計算圖示電路各元件的吸收功率。解解Ai2 Vu5 WuiPSA10522WiuPSV10)2(55發出發出滿足滿足：P（發）（發）P（吸）（吸）+_u+_2A5Vi吸收吸收第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-68特例：零值電流源：特例：

46、零值電流源：相當于電流源開路。相當于電流源開路。i iu uo oi is s=0=0iSabiS=0第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-69R(2) 開路：開路：R，i= iS ，u 。若強迫斷開電流源回路，電路模型若強迫斷開電流源回路，電路模型為病態，為病態，理想電流源不允許開路理想電流源不允許開路。(1) 短路：短路： R=0， i= iS ，u=0iSiu+_ 短路和開路短路和開路第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-70 實際電流源也不允許開路。因其內阻大，若

47、開路，實際電流源也不允許開路。因其內阻大，若開路，電壓很高，可能燒毀電源。電壓很高，可能燒毀電源。內阻內阻伏安特性伏安特性SSRuii 一個好的電流源要求一個好的電流源要求 SRu+_SiSRi實際電流源實際電流源uRsui0uociSCiSC= is第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-711-7 1-7 受控電源受控電源 ( controlled source )第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-72一、受控源的定義一、受控源的定義 電壓或電流的大小和方向不是給定

48、的時間函數，而是電壓或電流的大小和方向不是給定的時間函數，而是受電路中某個地方的電壓受電路中某個地方的電壓(或電流或電流)控制的電源，稱受控源控制的電源，稱受控源l 電路符號電路符號+受控電壓源受控電壓源受控電流源受控電流源第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-73(1)(1)電流控制的電流源電流控制的電流源 ( ( CCCS ) )(Current Controlled Current Source) 根據控制量和被控制量是電壓根據控制量和被控制量是電壓u u 或電流或電流i i ，受控源可分，受控源可分四種類型。四種類型。四端元

49、件四端元件b b i1+_u2i2_u1i1+12ii b b 輸出：受控部分輸出：受控部分輸入：控制部分輸入：控制部分二、受控源的分類二、受控源的分類CCCS 控制系數，常量控制系數，常量 稱為電流放大系數或稱為電流放大系數或 轉移電流比轉移電流比 無量綱無量綱第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-74(2) (2) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源 ( ( VCCS ) (Voltage Controlled Current Source)u1gu u1 1+_u2i2_i1+12gui VCCSg - 控制系數控制系數 ，常量

50、，常量 稱為轉移電導稱為轉移電導 具有電導的量綱具有電導的量綱 （S）第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-75(3) (3) 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( ( VCVS ) ) (Voltage Controlled Voltage Source) u1+_u2i2_u1i1+-12uu VCVS- 控制系數，常量控制系數，常量 稱為電壓放大系數或轉稱為電壓放大系數或轉 移電壓比移電壓比 無量綱無量綱第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-76ri1+_u2i2_

51、u1i1+-(4) (4) 電流控制的電壓源電流控制的電壓源 ( ( CCVS ) ) （Current Controlled Voltage Source)12riu r 控制系數，常量控制系數，常量 稱為轉移電阻稱為轉移電阻 具有電阻的量綱具有電阻的量綱（ ）CCVS第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-77ri1i1ri1i1 認識受控源認識受控源:CCVS+ i1ri1第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-78u1 u1 VCVS+ u1+ u1 第第1章章 電路

52、模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-79例例 已知：已知：iS = 4A，r = 0.5，求電流源，求電流源 iS 及及 CCVS 發出的功率。發出的功率。 iSriS102 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-80解：解：首先設參考方向首先設參考方向電流源發出的功率電流源發出的功率: PiS = uiS = 32Wi1 = riS / 10 = (0.5*4) /10 = 0.2 APCCVS = riSi1 = 20.2 = 0.4 W u u = iS 2 = 4 2 = 8V

53、CCVS發出的功率發出的功率:iS riS102 i1 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-81受控源與獨立源的比較受控源與獨立源的比較(1) (1) 獨立源的電壓獨立源的電壓( (或電流或電流) )由電源本身決定，與電路中其由電源本身決定，與電路中其它支路的電壓、電流無關，而受控源的電壓它支路的電壓、電流無關，而受控源的電壓( (或電流或電流) )由由控制支路決定。控制支路決定。(2) (2) 獨立源在電路中起獨立源在電路中起“激勵激勵”作用，在電路中產生電壓、作用，在電路中產生電壓、電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的受控關

54、系，在電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的受控關系，在電路中不能作為電路中不能作為“激勵激勵”。第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-821-8 1-8 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 (Kirchhoffs Laws )第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-83基爾霍夫定律包括基爾霍夫定律包括電流定律電流定律 ( KCL )和和電壓定律電壓定律( KVL )基爾霍夫基爾霍夫 反映了電路中所有支路電壓和反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規律電流所遵循的基本規律是分析集

55、總參數電路的基本定是分析集總參數電路的基本定律。律。基爾霍夫定律與元件特性構成基爾霍夫定律與元件特性構成了電路分析的基礎。了電路分析的基礎。第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-84基基爾爾霍霍夫夫定定律律基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律（Kirchhoffs Current Law)基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律( Kirchhoffs Voltage Law )反映任一回路中各支路反映任一回路中各支路電壓間相互約束的關系電壓間相互約束的關系適用于電路中的任一適用于電路中的任一 “回路回路” 適用于電路中的任一適用于電路中的任一

56、 “節點節點” 反映任一節點的各支路反映任一節點的各支路電流間相互約束的關系電流間相互約束的關系 第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-851. 1. 幾個名詞幾個名詞電路中通過同一電流的每個分支。電路中通過同一電流的每個分支。b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3（1）支路）支路 (branch)電路中每一個兩端元件就叫一條支路（電路中每一個兩端元件就叫一條支路（b)i3i2i1b=5三條或三條以上支路的連接點稱三條或三條以上支路的連接點稱為節點。為節點。( ( n n ) )(2) (2) 節點節點 (node)(no

57、de)第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-86由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。( ( l ) )兩節點間的一條通路。由支路構成。兩節點間的一條通路。由支路構成。對對平面電路平面電路，其內部不含任何支路的回路稱網孔。，其內部不含任何支路的回路稱網孔。( m )l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3) (3) 路徑路徑(path)(path)(4) (4) 回路回路(loop)(loop)(5) (5) 網孔網孔(mesh)(mesh)網孔是回路，但回路不一定是網孔網孔是回路，但回路不一定是網孔m=2第第1章章

58、電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-87I1I2I3165432U U5 5U U6 6U U2 2U U3 3U U1 1U U4 4Ru us sCu1abuR4us4R2us2R1R3i1i3i3i4a ab bcd dR3R2R1U Us s1 1U Us s2 2R R1 1R R2 2+ +1 10 0V V- -5 5V VS Sb ba ac cd dU US S1 1U US S2 2RIUabR1R3R2IU1U2U3Uab350550270UiabU0R1R2R3I1I2II3abURIUabR1R2abRabR1R2R

59、3-Us1+-Us2+abcdI1I2I3R1R3R2-Us1+-Us2+abcdI1I3I2注意：注意：網孔與電路的畫法有關。網孔與電路的畫法有關。則網孔為：則網孔為：cdac ，cbacI1I2I3165432U U5 5U U6 6U U2 2U U3 3U U1 1U U4 4Ru us sCu1abuR4us4R2us2R1R3i1i3i3i4a ab bcd dR3R2R1U Us s1 1U Us s2 2R R1 1R R2 2+ +1 10 0V V- -5 5V VS Sb ba ac cd dU US S1 1U US S2 2RIUabR1R3R2IU1U2U3Uab3

60、50550270UiabU0R1R2R3I1I2II3abURIUabR1R2abRabR1R2R3-Us1+-Us2+abcdI1I2I3R1R3R2-Us1+-Us2+abcdI1I3I2 圖中有二個網孔：圖中有二個網孔：cdabc ，cbac而而cdac不是網孔不是網孔若將電路畫成右圖所示若將電路畫成右圖所示第第1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律寧波工程學院寧波工程學院上頁上頁下頁下頁返回返回1-88.254361.由支路由支路1.2.3構成的閉合路徑是第一條回路。構成的閉合路徑是第一條回路。解解: 電路中有電路中有6個元件個元件 有有6條支路條支路 二條以上支路的聯接二條以上